专利名称：园艺培养土中形成土壤团粒的方法和形成有该团粒的该土的制作方法
技术领域：
本发明涉及园艺培养土中形成土壤团粒的方法以及形成有该团粒的园艺培养土，该土壤团粒能在提高园艺培养土透水性的同时，提高其通气性。
背景技术：
在蔬菜、花卉等作为栽培对象的植物中，具有适合于干燥土壤栽培的植物、需要在保水性土壤中栽培的植物、适合于酸性土壤栽培的植物、适合于碱性土壤栽培的植物等各式各样的植物。一般来说，大部分植物适合于在具有保水性的中性土壤中栽培，特别是为了植物的生长发育，必须同时提高园艺培养土的透水性和通气性，从而使土壤中微生物的代谢活化。
另一方面，作为不能燃烧的垃圾被处理的废弃玻璃中，窗用玻璃等无色玻璃通过回收和溶解，能够被再利用。此外，啤酒瓶等一部分玻璃瓶作为可退回的瓶被回收，洗净后再使用，不过，由于绿色、青色等着色的玻璃瓶以及与国内产品的形状和成分不同的进口葡萄酒等玻璃瓶不能被回收再利用和再使用，不得已作为废弃物对其进行填埋处理等。因此，从保护环境和节省约资源方面来考虑，需要一种对上述着色玻璃瓶以及与国内产品的形状和成分不同的玻璃瓶再使用的方法。
发明内容
本发明的目的在于，通过把不能再利用的废弃玻璃进行破碎而得到的玻璃碎片混合到土壤中，从而形成园艺培养土中能够提高土壤透水性和通气性的土壤团粒。
本发明的土壤团粒是通过将玻璃碎片和天然土壤混合在园艺培养土内而被形成的；优选玻璃碎片的粒度为3mm以下；以体积计算，形成土壤团粒的玻璃碎片混合率为10％以上～50％以下。
对于玻璃碎片的粒度来说，粒径1mm与天然沙子的大小属同一水平；粒径被粉碎成1mm以下只会提高粉碎本身的成本，毫无意义；被粉碎的粒径在3mm以上的碎片可能会伤害人体，也不是优选的。
对于混合比来说，虽然玻璃碎片具有提高通气性和透水性的效果，但由于用于植物生长发育的活性力根源始终是培养土中的土壤成分，如果混合比超过50％，则培养土中的土壤变少，不能发挥活性力，所以也不是优选的。
附图简要说明
图1是表示本发明形成的土壤团粒的示图；图2是表示相对于本发明实施例的试样干土重量的形成团粒土壤比例的图表；图3是表示相对于本发明实施例的试样干土重量中土壤部分的形成团粒土壤比例的图表；图4是表示用于本发明实施例中植物生长发育效果试验的试验区全景示图；图5是表示本发明实施例中植物栽培结束时非洲万寿菊生长发育状态的示图；图6是表示本发明实施例中植物生长发育试验各试验区中株高的图表；图7是表示本发明实施例中植物生长发育试验各试验区植物干重的图表。
具体实施例方式
实施例1如图1所示，本发明人通过实验，明确了把破碎处理后的玻璃碎片与土壤混合能在土壤内形成4mm以上的团粒，并且，发现这种土壤团粒是由于玻璃表面上带正电荷的玻璃碎片中的二氧化硅(SiO2、Ca2+以及其它阳离子)与带负电荷的粘土矿物电结合形成的。本发明人测定了玻璃碎片的粒度以及在土壤中混合比例变化对团粒形成的影响程度，并且，通过使用形成上述土壤团粒的园艺培养土直接栽培植物，确认了培养土内所形成的土壤团粒对植物生长发育带来的影响。
施加比作用在团粒之间或团粒和单粒之间的结合力大而比团粒内部的粒子之间作用力小的外力，使团粒分开，区分粒径差异，进行团粒分析定量。湿式筛分法中加在团粒上的力为水化作用和水中的振动。当团粒浸泡在水中时，会失去源自团粒和团粒之间空隙中水膜的凝缩力，并且，使团粒松动地结合着的物质或多或少削弱结合力，团粒容易变形和分裂。当筛在水中上下移动给团粒附加力时，以比该力更弱的结合力相连的粒子破裂，在具有各级孔隙的筛上剩余与粒径相应的团粒。把剩余的各种团粒用相对于供试样干土重量的比例来表示。
下文将土壤和玻璃碎片的混合物称为“培养土”，混合比例是玻璃碎片所占的体积比，如所示那样，由40％的玻璃碎片、60％的土壤组成的混合物的混合比例称为40％。
使用使玻璃碎片与绿地土壤混合的培养土。试样土壤是从千业大学园艺系校园内的绿地(植被枫杨(シナサワダルミ)，学名Pterocaryastenocarpa)采取的浅黑色火山灰腐植土。铲除表层4厘米厚的黑色层，采取其下7～8厘米的呈砖色层。将所采取的土筛过2mm的筛，进行一周时间的风干。把从日本国有铁道总公司(株式会社エンライト·コ一ポレシヨン)(总公司地址千业县八千代市)转让的玻璃碎片用自来水洗净后，对玻璃碎片进行干燥。将两者放入聚乙烯袋进行混合，制成培养土。一边用天平测量重量，一边向培养土喷雾，使水分量为最大持水量(WHC)的60％。把装有培养土的聚乙烯袋口用硅酮塞子夹紧进行密封，在25℃的温度下培养14周。在培养过程中，为了使培养土不干燥，每两周一次如上述那样向培养土喷雾，给培养土补充水分。使用粒径为1mm和3mm的两种玻璃碎片。培养土的构成具有如表1所示那样的体积比例。1mm10％是指将10％的粒径为1mm的玻璃碎片与90％的土壤进行混合制成的培养土，以下采用相同步骤进行制作。设置11个试验区，包括只有土壤区本身无添加区作为对照区。
表1 试验区概述试验区名 构成1mm10％10％的粒径1mm的玻璃碎片与90％的土壤混合1mm20％20％的粒径1mm的玻璃碎片与80％的土壤混合1mm30％30％的粒径1mm的玻璃碎片与70％的土壤混合1mm40％40％的粒径1mm的玻璃碎片与60％的土壤混合1mm50％50％的粒径1mm的玻璃碎片与50％的土壤混合3mm10％10％的粒径3mm的玻璃碎片与90％的土壤混合3mm20％20％的粒径3mm的玻璃碎片与80％的土壤混合3mm30％30％的粒径3mm的玻璃碎片与70％的土壤混合3mm40％40％的粒径3mm的玻璃碎片与60％的土壤混合3mm50％50％的粒径3mm的玻璃碎片与50％的土壤混合无添加土壤100％
1个试验区重复3次试验操作。首先，对试验试料进行一周的风干。用手指轻轻地夹住团粒，以具有不能压损程度的硬度作为风干结束的标准。由于烘干土重量是必需的，要分别测量含水比。称量风干试料(大约20克)，将其在器皿内不聚集地散铺开，每30分钟至1小时进行数次吹雾式喷雾，满足适当湿度后在器皿内研磨后放置半天供分析用。洗净蒸发皿，烘干一天至恒重。
使直径为12.5厘米、高度5厘米的5个筛重叠制成组合筛。从上方开始，所使用的每个筛的筛孔直径分别是4mm、3.35mm、2mm、1mm和0.5mm。将组合筛放到水槽中充满水。在最上面的筛的筛孔浸入水中前，上下摆动组合筛，排出空气。把喷雾处理后的团粒试料和蒸发皿一起沉入水中，慢慢地倾斜，在筛上均匀扩散地静静地转移。放在筛选机上进行上下运动时，调节水量状态为“组合筛在最上部时水浸没到最上部筛的筛网，组合筛在最下部时水在最上部筛的筛缘之下”，筛选进行1小时。当筛选机的动作不能顺利进行时，加注润滑油。当筛选结束时，立即除去水槽内浮起着的粗大有机物，进行烘干称量，并校正试料重量。在排出水槽内的水时，千万不要向上提起组合筛，也不要使水槽倾斜排出。如果向团粒施较强压力，恐怕团粒会崩溃。因此，利用插入乙烯管的虹吸原理从水槽内排水。将用不同筛筛选的团粒收集在不同的蒸发皿内。在电热板上加热，蒸发掉一定程度的水分。将其放入105℃的干燥机内，烘干5个小时以上，在干燥器中冷却后进行称量。利用橡皮塞压碎称量后的颗粒，用手指揉搓、压碎，再次通过相同的筛。在压碎颗粒时，尽量在其筛上使用橡皮塞。在筛孔细小、使用橡皮塞施加压力不安全时，要在别处压碎后再全部转移到筛上。把没有通过上述筛的颗粒烘干称量，这种颗粒是不能构成团粒的颗粒，也就是原样未变的大颗粒(1次颗粒)，实验数据的计算和表示是用筛分成各粒径团粒重量的相对于供试样干土重的比例来表示的。各粒径团粒重量要扣除1次颗粒和粗大有机物的重量。在该实验中考虑到供试土壤要混合玻璃碎片，在是否把玻璃碎片自身作为1次颗粒处理时考查了粒径划分类型。
(玻璃碎片3mm试验区)团粒粒径4mm以上区团粒粒径4mm以上区，在玻璃碎片粒径为3mm的情况下，因上述玻璃通过了筛被作为1次颗粒除去，玻璃和土壤聚集形成的团粒几乎没有统计到。
团粒粒径3mm区团粒粒径3mm区实际使用筛孔大小为3.32mm的筛，结果在此剩余的团粒中的玻璃部分与土壤相粘后大于3.32mm，该区中未产生玻璃碎片1次颗粒。
团粒粒径2mm区团粒粒径2mm区中剩余的几乎都是玻璃碎片，即使有土壤也只是与玻璃粘结程度的土壤，去除该区中作为1次颗粒的玻璃碎片。
团粒粒径1mm区团粒粒径1mm区中明显可看到粒径1mm以上的土壤团粒，不过，也能看到玻璃碎片，去除该区中作为1次颗粒的玻璃碎片。
团粒粒径0.5mm区团粒粒径0.5mm区中几乎无玻璃碎片，能看到细小的土壤团粒。即使有玻璃碎片，也将其作为1次颗粒去除。
(玻璃碎片1mm试验区)在玻璃碎片1mm试验区的情况下，团粒粒径4、3、2mm区大多数是1mm玻璃碎片与土壤结合而形成的团粒，由于在去除1次颗粒的作业中1mm玻璃碎片几乎都能通过筛孔，这里的玻璃碎片分离后不用作为1次颗粒计算。在团粒粒径1mm区内，玻璃碎片几乎都作为1次颗粒被去除掉。即使在团粒粒0.5mm区中也含有玻璃碎片，但作为1次颗粒被去除了。
把以上操作计算的数据作为“相对供试样干土重中形成团粒土壤的比例”在图2中显示。这为供试土壤以100％计时的形成团粒土壤的比例。对上述团粒粒径区全部进行了玻璃碎片的去除作业，把“相对供试样土重中每份土壤的团粒形成土壤比例”表示在图3中。
实验结果中能分清无添加区与玻璃碎片混合区根据混合的不同玻璃碎片形成的团粒，特别是形成的4mm以上团粒。但是，不能看出玻璃碎片混合比例与团粒形成程度的关系。随着玻璃碎片混合比例的增加，团粒无增加，这是由于试验区中随着玻璃碎片增加，粘土矿物即土壤颗粒变少，结果形成的团粒无增加，可以理解为团粒形成的程度近平行线。
(实验例1)本发明人为了确认玻璃碎片与土壤混合形成的团粒对实际植物生长发育的影响程度，进行了模拟实验。想把玻璃碎片作为实际土壤改良材料进行使用，在户外进行了栽培实验。
把玻璃碎片与从千叶大学园艺学院内未耕地采取的土壤(浅黑色火山灰腐殖土)混合配成培养土。把采取的浅黑色火山灰腐殖土通过5mm筛，去除粗大的枝、叶、石块等。混合适量玻璃碎片，每份处理中添加约8g化成肥料作为原始肥料。在1/10000a瓦格纳盆(ワグネルポツト)底穴处敷上网片后，填充上培养土。耕作研究用圃地作为栽培场所，在其上铺上塑料制的假草垫，以抑制杂草生长。各处理间用分块石夹持，以免让风吹倒(参照图4)。玻璃碎片的混合比例记载在表2中。
表2试验区概述试验区名 构成无添加 无添加玻璃碎片，100％自然土壤1mm10％10％的粒径1mm的玻璃碎片与90％的自然土壤混合1mm30％30％的粒径1mm的玻璃碎片与70％的自然土壤混合1mm50％50％的粒径1mm的玻璃碎片与50％的自然土壤混合3mm10％10％的粒径3mm的玻璃碎片与90％的自然土壤混合3mm30％30％的粒径3mm的玻璃碎片与70％的自然土壤混合3mm50％50％的粒径3mm的玻璃碎片与50％的自然土壤混合包括无添加区共计7个试验区，重复5次。播种9粒非洲万寿菊(采用艾希斯(アイシス)特异选择混合种，学名Tagetes erecta L.，销售员板田(サカタのタネ))的种子，在户外栽培90天(播种日为2002年7月27日)。非洲万寿菊与第2章的附加磷酸陶瓷实验中供试的矮化品种法国万寿菊不同，株高达1m，花径也达到7-8cm。花期在6-11月，也是能耐夏暑的品种。
每日浇水，不用追肥。栽培17日后移栽，每盆栽1株。因有虫食叶，喷施了园艺杀虫剂。为防虫，随后每2周喷施杀虫剂。90日后，收割植物体作为试料。90天的栽培中化成肥料成分量为N8％、P2O58％、K2O8％，平均每个处理中N、P2O5、K2O分别为0.64g。
植物体的株高是在播种后第34天和栽培结束时进行测定的。从根部用剪刀切取植物体，以不使植物体内水分蒸发或损失的形式直接测定鲜重，装入A4型茶袋内使其干燥(80℃、48小时)以测定干重。因植物体较大，干重测定时把干燥的植物体装入茶袋中折断茎，做成适于称量的大小。
实验结果中，因栽培开始日是在非洲万寿菊花期中期，栽培后期日照变短，没有达到原株高1m以上。
栽培结束时的植物体如图5所示。虽然非洲万寿菊(艾希斯特异选择混合种)有橙色种和黄色种，但生长状态及生长发育没差异。株高(图6)、植物体重(图7)都是3mm10％区在全体试验区中最高，与无添加区相比，植物体重值显著高。其次是3mm30％区较高，3mm区全体明显超出无添加区的数值。由于播种后第34天的株高中3mm10％区与无添加区有明显差异，而栽培结束时差异不明显，所以，要考虑个体间生长发育的差别和多少生长发育达到最大值。1mm区、3mm区均随着玻璃碎片混合比例增高其生长值倾向于变小。但是，都大大超过了无添加区。
结果表明，如果玻璃碎片的混合比例为10％至30％，就能促进非洲万寿菊的生长发育。特别是粒径3mm区比1mm区更能促进生长发育，与无添加区相比，混合10％的区显著增高，生长发育程度明显为2倍左右。
另一方面，虽然还不明确玻璃碎片添加比例和团粒形成比例的相关性，但因无添加区中无团粒形成，作为团粒形成的原因可能是在玻璃表面带正电荷的玻璃碎片中的二氧化硅(SiO2)与带负电荷的粘土矿物电结合之故，形成团粒后另一重要因素是微生物活动。土壤微生物使菌丝发达并粘附在团粒上分解有机物时，生成的粘着物使团粒连接。一旦添加玻璃碎片就能形成团粒，被添加的培养土中发生物理变化，所形成的团粒使土壤中出现大小各异的孔隙，通过提高土壤的通气性，提供促使植物根伸长促进生长发育的效果。
发明效果根据本发明，在有效地利用废弃玻璃的同时，通过将玻璃碎片混合在土壤内，能够在培养土内形成既提高透水性也提高通气性的土壤团粒，这种土壤团粒在促进植物的生长发育中能发挥卓越效果。
权利要求
1.园艺培养土中土壤团粒的形成方法，其特征在于把天然土壤和玻璃碎片相混合。
2.如权利要求1所述土壤团粒的形成方法，其特征在于玻璃碎片的粒度为3mm以下。
3.如权利要求2所述土壤团粒的形成方法，其特征在于玻璃碎片的粒度为1mm以上。
4.如权利要求1～3任一所述土壤团粒的形成方法，其特征在于以体积计算，玻璃碎片的混合率为10％以上～50％以下。
5.如权利要求4所述土壤团粒的形成方法，其特征在于所述玻璃碎片粒度为3mm，混合率以体积计为10％。
6.园艺培养土，其中包含由天然土壤和玻璃碎片混合形成的土壤团粒。
7.如权利要求6所述园艺培养土，其特征在于其包含有粒度3mm以下的玻璃碎片所形成的土壤团粒。
8.如权利要求7所述园艺培养土，其特征在于其包含有粒度1mm以上的玻璃碎片所形成的土壤团粒。
9.如权利要求6～8任一所述园艺培养土，其特征在于其包含有以体积计算混合率为10％以上～50％以下的玻璃碎片所形成的土壤团粒。
10.如权利要求9所述园艺培养土，其特征在于其包含有以体积计算混合率为10％的粒度为3mm的玻璃碎片所形成的土壤团粒。
全文摘要
把天然土壤和玻璃碎片混合形成土壤团粒。利用天然土壤和玻璃碎片的混合而形成的土壤团粒能够同时提高透水性和通气性，从而能够促进植物生长。优选玻璃碎片的粒度为3mm以下、混合比例是10％～50％。
文档编号C09K17/02GK1603387SQ0312553
公开日2005年4月6日 申请日期2003年9月29日 优先权日2003年9月29日
发明者古屋知之, 坂本一宪, 宫泽博, 中谷耕太郎 申请人:株式会社启蒙国际